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SX130芯片的LoRa网关吞吐量是SX127芯片的多少倍?

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发表于 2023-6-16 16:45:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.吞吐量,LoRa网关的重要性能
5 W7 e; `3 ?8 m% `' `从广义上讲,网关是连接2个不同网络的设备。如果一个设备,它能将LoRa无线网络和Internet连接起来,它就是一个LoRa网关。- ?; L" l  N1 C8 h) y, R& w! q# F7 o
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目前,大部分的LoRa网关采用SX1301基带芯片,也有部分使用SX1276/8单信道芯片。那么,SX1301芯片的数据吞吐量是SX1276/8芯片的多少倍呢?我们一起来探讨。0 M5 Z2 U% L4 [4 Y% o

# _0 n, o5 F) x& J0 g2.误解1:SX1301=48个SX1276/8
3 _' o( {& y1 B$ E  i3 G5 C/ U; e9 s有些行业朋友认为,SX1301有8通道,每个通道可以接收6个正交(速率不同,互不干扰)LoRa信号,那么,SX1301 = 8 x 6 = 48个SX1276/8。然而,这是不正确的!下文摘自《SX1301 Datasheet》Page-18IF0 to IF7 channels它明确地说明:SX1301能同时解调的LoRa数据包不超过8个。
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9 a+ v9 a; d0 J1 a* b
如果您只需要知道结果,看完上面的数字----8,就OK了,请移步。
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如果您和我们一样,喜欢探寻更深层次的原因,请接着看下面的解释。看到下面SX1301的框架图,很快会得到2个启发:/ h- C0 z5 g# J! A! x; v

5 s4 O3 w* ^  F; ?1)它只有8路LoRa解调器,这才是真正的瓶颈!那怕一个通道(IF0~IF7)接收了6个正交数据包,解调器也只负责处理其中一个。
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2)当一个通道接收LoRa信号后,会启动3个工作进程:数据包仲裁MCU,分配解调器给“合适”的LoRa通道;前导码搜索引擎,查找一个LoRa数据包的起始信号;LoRa解调器,解析该LoRa数据包。
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4 D9 u0 Q5 u5 ~+ @! W% w刚才谈到:数据包仲裁MCU,分配解调器给“合适”的LoRa通道。那么,什么才是合适呢?这个优先级包括:接收数据包的速率,信道(IF0~IF7),射频通道(即,2个SX1255/7,分别对应Radio A和B),接收数据包的信号强度。
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数据包仲裁MCU的优先级,是由Semtech的固件决定的,用户无法更改。这也是芯片厂商的天生优势----制定游戏规则,限定玩家的范围。; N# J$ h6 _2 c7 i' m

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3.误解2:SX1301=8个SX1276/81 r. k8 _& Y) c( Z: {9 }8 J
那么,SX1301芯片是否等于8个SX1276/8呢?也不正确!因为,这忽略了SX1301芯片的ADR技术。4 p  H0 |" W1 H- c/ \3 d* R; g

; @! u+ I  `. f( \  \* tADR(Adaptive Data Rate,速率自适应),如下图所示,依赖Node和SX1301-Gateway的距离:越近,Node将采用高速率;越远,Node将采用低速率。这可以有效地提高网络吞吐量。+ e3 u. V# w3 O# w
& d7 S' {: }0 L  y, I( b& A1 B/ F0 ?
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3 L  c) g* \4 F9 X; I( C
( y0 M4 t& @5 g4.更真实的评估
* a- G* o2 J- N5 BSX1301芯片的ADR技术能提高吞吐量,要准确计算性能的提升却比较难,因为,它依赖实际网络中节点的物理位置分布。2 B3 }' D9 \0 e7 N: I) s  Y

& \4 S6 _' L+ c: G5 k/ f. e% `! F因为LoRa的长距离优势,往往基于低速率,即下表的SF12=293bps;可以看出,SF10(中速率)约为低速率的3倍,SF7(高速率)约为低速率的18倍。! @2 T2 ]$ x4 @$ F; V. X
1 ^! N# f. H) _. }/ p8 W
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为此,我们提出数学统计模型。设网络节点的位置呈正态分布(这是最符合工程实施的概率分布)。如下图所示:68.2%属于常态,即ADR用不上;27.2%,ADR能提高约3倍吞吐量;4.6%,ADR能提高18倍吞吐量。
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这样一来,ADR提高吞吐量为:68.2%x 1 + 27.2% x 3 + 4.6% x 18 = 232.6%, }% N8 m4 e( d  E

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2 @6 [5 N; A1 Z! ~% W小结:运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/8
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